مزایا و چالش های بکار گیری سامانه اطفاء حریق خودکار با فن آوری گاز آیروسل ماگ (Aerosol MAG) در اطفاء حریق شناورها و کشتی ها

سیستم اطفای حریق دی اکسید کربن می تواند برای مقابله با بسیاری از انواع کلاس های آتش مورد استفاده قرار گیرد. همچنین برای حریق های سطحی نظیر مایعات قابل اشتعال و بیشتر مواد قابل احتراق جامد موثر استفاده از این سیستم موثر می باشد. محیط های نظیر چاپ پرس[۱] ، خزانه، مخازن غوطه وری[۲]، اتاق ساخت اسپری[۳]، اتاق های موتور[۴]، تجهیزات فرایندی[۵]، گازهای قابل اشتعال و یا مناطق ذخیره سازی مایعات به طور معمول جزو مناطقی هستند که در آنها از سیستم اطفای حریق _۲ COاستفاده می شود.

سالانه صدها سیستم اطفاء حریق خودکار گاز _۲ CO در سراسر دنیا نصب می شود، و متاسفانه تعداد قابل توجهی از انسانها جان خود را بر اثر تخلیه این سیستم ها و تنفس ناخواسته گاز سمی _۲ CO از دست می دهند. بدیهی است که به علت خاصیت اطفاء کنندگی بسیار عالی، ارزان، غیر عادی، تمیز و در دسترس بودن این گاز، سیستم های اطفاء حریق گاز _۲ CO یکی از رایج ترین سیستم ها جهت اطفاء حریق در مناطق صنعتی محسوب می شوند. راهکار کاهش صدمات و مرگ و میر ناشی از تنفس ناخواسته این گاز توجه بیشتر به مسائل ایمنی است[۶].

مکانیسم اولیه‌ی اطفاءِ آیروسل متراکم با استفاده از واکنش‌های شیمیایی با رادیکال‌های آزاد شعله، و درنتیجه ممانعت از فرایند سوختن آتش، چهارمین مؤلفه‌ی چهارضلعی آتش را نشانه می‌رود. به‌طور نمونه، ذرات آئروسل متراکم شامل کربنات پتاسیم (K_۲CO_۳) است که از تجزیه‌ی گرمایی ترکیب جامدی به شکل آئروسل به دست می‌آید که شامل نیترات پتاسیم است که نقش اکسیدکنندگی دارد. وقتی ذرات آئروسل آتش را فرا می‌گیرند و با آن تماس پیدا می‌کنند، این ذرات گرمای آتش را به‌عنوان انرژی دریافت می‌کنند، تجزیه می‌شوند و مقدار زیادی رادیکال پتاسیم (K+) – یون‌هایی با الکترون منفرد – آزاد می‌کنند. رادیکال‌های پتاسیم با رادیکال‌های آزاد هیدروکسید (OH+)، هیدروژن (H+ ) و اکسیژن (O+) که به ادامه‌ی فرایند سوختن کمک می‌کنند پیوند ایجاد کرده و مولکول‌های بی‌ضرری مانند هیدروکسید پتاسیم (KOH) و آب (H_۲O) تولید می‌کنند.

ازآنجاکه رادیکال‌های پتاسیم در واکنش با رادیکال‌های آتش هم مصرف می‌شوند و هم تولید، پس می‌توانند تکثیر شوند. برای متوقف کردن واکنش‌هایی که برای تداوم سوختن آتش لازم‌اند، این چرخه تا توقف واکنش‌های چرخه‌ی سوخت و خاموش شدن آتش ادامه پیدا می‌کند.
[auth]
عوامل آئروسل متراکم، مکانیسم اطفاء حریق ثانویه‌ای نیز دارند که سه مؤلفه‌ی دیگر چهارضلعی آتش را که در بالا بیان شد تحت تأثیر قرار می‌دهد. آئروسل با فراگرفتن آتش با ابری غلیظ از ذرات ریزی که ابعاد جرمی کمتر از ۱ تا ۲ میکرومتر دارند آن را سرد می‌کنند. اگرچه سطح مقطع هر ذره بسیار کوچک است، تعداد زیادِ ذراتی که شعله‌های آتش را محاصره کرده و به آن نفوذ می‌کنند، سطح مقطع به‌قدر کفایت بزرگی را برای جذب گرمای شعله‌های آتش فراهم می‌آورد. بر روی سطح ذرات، بازترکیب رادیکال‌های آتش که به‌عنوان انرژی در واکنش شرکت می‌کنند جذب می‌شوند.

شعله، بخش گازیِ آتش است که از سوختن ماده‌ی سوختی حاصل می‌شود. مخلوط شدنِ گازها و ذرات آئروسل با مؤلفه‌های گازی شعله، ماده‌ی سوختی را از آتش جدا می‌کند. به خاطر یورش به هر چهار مؤلفه‌ی چهارضلعی آتش، عوامل خاموش‌کننده‌ی آئروسل متراکم، در زمره‌ی مؤثرترین شعله خاموش‌کن‌ها قرار می‌گیرد. برای مثال، برخی سیستم اطفای حریق آئروسل متراکم می‌توانند با یک‌پنجم مقدار عامل هالون ۱۳۰۱ یا یک‌دهم اطفای حریق گازی با عامل مبتنی بر هیدروفلوئوروکربن یا فلوئوروکتون، برحسب جرم عامل در هر مترمربع، آتش حاصل از احتراق استخری از مایع قابل اشتعال کلاس B را خاموش کند.

عملکرد خاموش‌کنندگی سیستم اطفای حریق آئروسل متراکم به چگالی ذرات آئروسل در مجاورت آتش بستگی دارد. مانند سیستم اطفای حریق گازی، هرچقدر که عامل سریع‌تر آتش را احاطه کند، عامل خاموش‌کننده در متوقف کردن فرایند سوختن آتش مؤثرتر خواهد بود. خاموش‌کنندگی و چگالی‌های عوامل خاموش‌کننده‌ی آئروسل برحسب کیلوگرم بر مترمربع بیان می‌شوند. بنابراین، کارایی عوامل خاموش‌کننده‌ی آئروسل به تعداد زیادی عوامل مانند محل آئروسل نسبت به آتش، مجاورت دیگر مواد قابل اشتعال سوختنی، نوع ماده‌ی سوختی و غیره بستگی دارد.

سیستم اطفای حریق آئروسل متراکم، برای ایجاد امکان تخلیه‌ی کنترل‌شده طراحی می‌شوند. ترکیبات آئروسل به گونه ای درون این سیستم قرار داده می‌شود که به راحتی با چاشنی الکتریکی یا مکانیکی می توانند فعال شوند. چاشنی الکتریکی به کنترل پنل اعلام حریق وصل می‌شود و می‌تواند از راه دور بصورت دستی و یا بصورت خودکار توسط کنترل پنل فعال شود.

۴-۱- استفاده‌ها و کاربردهای سیستم اطفاء حریق آیروسل

به طور کلی سیستم های اطفاء حریق خودکار گاز _۲ CO بر دو نوع Local Application و Total Flooding طبقه بندی می شوند :

الف. سامانه‌ی غرقه سازی کامل آتش (Total Flooding)

ب. سامانه‌ی اطفاء حریق برای استفاده‌ی موضعی (Local Application)

۴-۱-۱- سامانه‌ی غرقه سازی کامل آتش (Total Flooding)

در سیستم های Local Application، تخلیه گاز _۲ CO بصورت موضعی در محل حریق صورت می گیرد، که باعث سرد، خفه شدن و در نهایت اطفاء حریق می شود. از سیستم اطفای حریق با کاربرد موضعی معمولاً به‌صورت دستگاه‌های قابل‌حمل دستی استفاده می‌کنند که مستقیماً به سمت آتش پرتاب می‌شود. برخلاف سیستم اطفای حریق قابل‌حمل پاشیدنی، نیاز نیست وقتی کاربر از این سیستم به عنوان یک سیستم خاموش کننده قابل حمل استفاده می‌کند، خودش را در معرض خطر نزدیک شدن به آتش قرار دهد. اطفای حریق آئروسل متراکم قابل‌حمل معمولاً برای پراکنده کردن آئروسل به‌صورت ۳۶۰ درجه طراحی می‌شود و ابر آئروسلی بزرگی را دورتادور آتش ایجاد می‌کند.

آئروسل به‌محض رسیدن ذراتش به آتش، حمله به آن را آغاز می‌کند و رادیکال‌های پتاسیم خنثی‌کننده‌ی آتش تولید می‌کند. تا زمانی که آئروسل چگالی کافی دارد آتش تحت کنترل است. حتی اگر چگالی آئروسل برای خاموش کردن آتش کافی نباشد، بازهم با پایین آوردن دمای آتش به‌اندازه کافی می‌تواند جلو آن را بگیرد.

این ویژگی این امکان را در اختیار عوامل آتش‌نشانی می‌گذارد که مثلاً به‌عنوان ابزاری برای پایین آوردن دما تا سطحی قابل‌کنترل و کاهش دمای اتاق برای ورود شلنگ آتش‌نشانی به داخل منطقه‌ی حریق از آن استفاده کنند. به‌عنوان مثالی دیگر، ابتدا نیروی واکنش‌دهنده می‌تواند آئروسل‌های متراکم را به منطقه‌ی محصور در آتش پرتاب کند تا هنگام انتقال ساکنین به منطقه‌ی امن، آتش کنترل شود.

۴-۱-۲- سامانه‌ی اطفاء حریق برای استفاده‌ی موضعی (Local Application)

در روش Total Flooding، مقدار از قبل مشخصی گاز _۲ CO، توسط شبکه لوله کشی و نهایتا نازل ها، در یک اتاق یا محوطه ی کاملا بسته، تخلیه می شود. حداقل غلظت مورد نیاز گاز _۲ CO جهت این سیستم‌ها ۳۴%  است و از آنجا که تنفس این گاز با غلظت بیشتر از ۱۷% در مدت زمان یک دقیقه باعث مرگ می‌شود لذا این سیستم‌ها فقط مناسب مکان‌هایی میباشد که انسانها در آن مکان‌ها به‌ندرت حضور دارند.

بدیهی است که قرارگیری در معرض تخلیه سیستم‌های Total Flooding نسبت به سیستم‌های Local Application به‌ مراتب خطرناک‌تر است. برای دستیابی به اطفاء حریق با غرقه سازی کامل، باید تعداد کل آئروسل‌های موردنیاز برای خاموش کردن آتش درون فضای ثابت تعیین شود. این سیستم ها معمولاً بر روی سقف یا دیوار نصب می‌گردند.

به خاطر اینکه سیستم اطفای حریق آئروسل به‌صورت مستقل و هم به‌عنوان مخزن ذخیره‌سازی و هم نازلی که گاز را به حرکت وا‌می‌دارد عمل می‌کنند، برای انتقال یا توزیع عامل خاموش‌کننده از محل ذخیره‌سازی به محیط خارج، به هیچ شبکه‌ی توزیعی نیازی ندارد که این باعث صرفه‌جویی در فضای اشغال‌شده و بالا بردن راندمان حمل‌ونقل می‌شود.

۴-۲- استفاده و محدودیت ها سیستم اطفاء حریق ایروسل

استفاده از سیستم اطفاء حریق گاز _۲ CO مناسب مکان هایی که در آنجا به طور معمول انسان حضور دارد نمی باشد و در صورت تخلیه باعث مرگ آنها خواهد شد. مطابق استاندارد ۲۰۱۰NFPA ، استفاده از سیستم های اطفای حریق آیروسل برای حریق های ناشی از مواد زیر پیشنهاد نمی شود، مگر اینکه برای کاربرد در موارد زیر مورد تایید واقع شده باشند :

– استفاده برای حریق های عمقی ناشی از مواد کلاس A شامل: آرشیوها و بایگانی های راکد و …

– ترکیبات شیمیایی مشخصی نظیر نیتراتهای سلولوزی و باروت که قادر به اکسیداسیون سریع حتی در غیاب وجود هوا نیز می باشند

– فلزات واکنشی مانند لیتیم، سدیم، پتاسیم، منیزیم، تیتانیوم، زیرکونیوم، اورانیوم و پلوتونیوم

– هیدریدهای فلزی

– مواد شیمیایی قادر تجزیه شدن به صورتی که فقط گرما تولید کنند، مانند پراکسید آلی خاص و هیدرازین

– مخازن و مایعات قابل اشتعال شامل :حلال ها، تانک های رنگ و ورنیش، اتاق های تهیه و پمپاژ رنگ، سالن های رنگ آمیزی، مخازن نفت، اتاق های آزمایش موتور، موتورخانه، صنایع چــاپ و انتشارات، تانک های ته نشین کننده مواد آتش زا و…

– مخاطرات الکتریکی و الکترونیکی شامل: پست های برق، تونل های کابل، اتاق های ترانس، اتاق سویچ گیر، اتاق کامپیوتر (Computer rooms)، ذخیره سازی داده ها (Data storage)، اتاق تابلو (Switchgear) و…

با توجه به ریسک لایه بندی حرارتی (Stratification) که برای بیشتر ذرات آیروسل بسیار قابل ملاحظه می باشد، ارتفاع محل تست نباید از حد خاصی بالاتر باشد.

 

شکل شماره ۳  – اجزای سیستم اطفاء خودکار حریق با فنآوری گاز CO_۲ و تجهیزات ایمنی مرتبط

شکل شماره ۴ – نمونه تابلو هشدار پیشنهاد  شده در استاندارد NFPA 12- ترجمه فارسی

شکل شماره ۵ – تخلیه سیستم اطفاء حریق گاز _۲ CO به صورت Local Application

شکل شماره ۶ –  تخلیه سیستم اطفاء حریق گاز  CO2به صورت Total Flooding

۵- معرفی اجمالی سیستم اطفاء خودکار حریق با فنآوری گاز ۲۰۰FM

سیستم ۲۰۰ FMاز نظر شیمیایی به صورت Heptafluoropropane[1] شناخته می شود و گازی بی رنگ است که به صورت مایع تحت فشار جهت نگهداری ذخیره می شود. این نوع از سیستم حفاظت از آتش دارای پتانسیل تخریب لایه اوزون صفر بوده و برای استفاده در محیط های تحت بهره برداری مناسب می باشد. عملکرد ۲۰۰ FMبه صورت جذب حرارت از شعله و سوخت و کاهش دما تا جایی که شعله نمی تواند تنفس کند و روشن بماند و بدین ترتیب حریق را خاموش می کند. ۲۰۰ FM به سرعت استقرار پیدا کرده، تمیز بوده و پسماند روغنی، ذرات و آبی پس از اطفاء از خود به جای نمی گذارد. سیستم اطفای۲۰۰FM در کمتر از ۱۰ ثانیه به سطح خاموش کنندگی حریق می رسد و آتش های قابل احتراق، الکتریکی و مایعات قابل اشتعال را قبل از اینکه منجر به صدمات قابل ملاحظه ای بشود مهار می کند. ۲۰۰ FM جهت حفاظت از مناطق خطرناک، بحرانی و دارایی های با ارزش به صورت فوری قابل دسترسی می باشد. همچنین جهت حفاظت از تجهیزات مخابراتی و الکترونیکی و اکثر مایعات و گازهای قابل احتراق موثر می باشد. مناطقی رایجی که معمولاً که از سیستم اطفای۲۰۰ FM جهت حفاظت می توان استفاده کرد شامل اتاق های پردازش داده های الکترونیکی، خزانه بانک، مراکز سوئیچ مخابراتی، اتاق های کنترل، محل های نگهداری مایعات قابل اشتعال، ترانسفورماتور و اتاق سوئیچ و مانند آن.

شکل شماره ۷ – عملکرد سیستم اطفای حریق FM200 در یک اتاق پردازش الکتریکی

شکل شماره ۸- نمونه سیلندر اطفای حریق FM200

 
[/auth]